CN117770794A - 一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定装置及方法 - Google Patents
一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117770794A CN117770794A CN202311789577.0A CN202311789577A CN117770794A CN 117770794 A CN117770794 A CN 117770794A CN 202311789577 A CN202311789577 A CN 202311789577A CN 117770794 A CN117770794 A CN 117770794A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nasal
- nose
- pressure
- nitric oxide
- flow
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 228
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 81
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 72
- 210000000214 mouth Anatomy 0.000 claims abstract description 41
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000003570 air Substances 0.000 claims description 238
- 210000001331 nose Anatomy 0.000 claims description 171
- 210000003928 nasal cavity Anatomy 0.000 claims description 36
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 33
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 15
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 claims description 13
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 13
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 11
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 claims description 7
- 208000001705 Mouth breathing Diseases 0.000 claims description 6
- 238000001595 flow curve Methods 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 114
- 210000003695 paranasal sinus Anatomy 0.000 description 21
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 17
- 230000008859 change Effects 0.000 description 9
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 8
- 230000010352 nasal breathing Effects 0.000 description 8
- 210000002850 nasal mucosa Anatomy 0.000 description 8
- 210000002345 respiratory system Anatomy 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 3
- 206010028748 Nasal obstruction Diseases 0.000 description 3
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 3
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 210000001989 nasopharynx Anatomy 0.000 description 2
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010011409 Cross infection Diseases 0.000 description 1
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- 241001024304 Mino Species 0.000 description 1
- 206010029803 Nosocomial infection Diseases 0.000 description 1
- 240000007817 Olea europaea Species 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000000467 autonomic pathway Anatomy 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000037213 diet Effects 0.000 description 1
- 235000005911 diet Nutrition 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 1
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 1
- 210000003019 respiratory muscle Anatomy 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000391 smoking effect Effects 0.000 description 1
- 210000001584 soft palate Anatomy 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 210000000115 thoracic cavity Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
本发明的目的是提供一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定装置及方法，涉及鼻呼气测定技术领域。装置包括：口腔压力监测模块、鼻采样模块和鼻分析模块；口腔压力监测模块获取被测者的口呼压力；鼻分析模块在被测者的口呼压力大于口呼压力阈值时，启动鼻采样模块；鼻采样模块获取鼻进气接口压力、鼻出气接口压力、进鼻气体流量和出鼻气体流量；鼻分析模块根据鼻进气接口压力、鼻出气接口压力和进鼻气体流量，确定被测者的鼻阻力；鼻分析模块还根据鼻出气接口压力和出鼻气体流量，确定被测者的鼻呼气在标准流速下的一氧化氮浓度。本发明通过设置鼻采样模块和鼻分析模块，能够通过单次检测完成鼻阻力和鼻呼气一氧化氮的联合测定。
Description
技术领域
本发明涉及鼻呼气测定技术领域，特别是涉及一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定装置及方法。
背景技术
美国胸科学会(ATS)与欧洲呼吸学会(ERS)于2005年制定了内源性NO口或鼻呼气采样与分析的国际技术标准，国际标准方法包括：(1)测试前吸入NO<5ppb的气体，避免高浓度环境NO对测试结果的影响；(2)测试时必须使口呼气压力超过5cmH2O，关闭上下呼吸道联通的软腭，避免上下呼吸道气体的混合；(3)采样时必须排除生理死腔气，并确保待测的气体浓度与取样的时间无关；(4)测试时必须保持恒定的流速，避免流速变化对测定结果的影响。目前，满足ATS/ERS技术标准的NO口呼气采样与分析的技术已经商品化，例如瑞典AEROCRINE公司的NIOX MINO产品与中国尚沃公司的纳库仑呼气分析仪产品。然而，这些技术对鼻呼气的采样的方式仅仅是，从一个鼻孔用一个泵进行抽气，将过滤过的环境气体以一定的流速从另一个鼻孔进入，流经并带出鼻腔、鼻窦与鼻咽等上呼吸道产生的NO等内源性气体，从抽气的鼻孔进入到采样或分析装置。这些方案并没有考虑鼻阻塞情况下，鼻呼气一氧化氮的变化。鼻阻塞时鼻腔阻力较大的情况下，抽气泵的采样流量为会偏离标准流量，无法按照国际标准做出临床判断；另外鼻阻力较大时，鼻腔内会产生较大负压，会影响鼻腔粘膜细胞的生理状态，进而对鼻腔黏膜细胞产生NO的能力产生影响；因此鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度的测定同样重要。
在鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度测定中，根据测压途径的不同可分为前鼻测压法、后鼻测压法和受迫震荡法等。按照鼻腔气流来源又可分为主动鼻阻力测量和被动鼻阻力测量。其中，被动测量的原理将持续的、预定量的空气通过鼻橄榄球泵入或抽出鼻腔，通过测量进出鼻腔气流的压力差和实际流经鼻腔的流量来计算鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度。但现有技术要完成鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度的测定要重复两次将气体通过鼻橄榄球泵入或抽出鼻腔，两次测量被测者的鼻腔状态有差异，导致难以确定鼻阻力对鼻呼气一氧化氮的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定装置及方法，能够通过单次检测完成鼻阻力和鼻呼气一氧化氮的联合测定。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定装置，包括：口腔压力监测模块、鼻采样模块和鼻分析模块；
所述口腔压力监测模块和所述鼻采样模块均与所述鼻分析模块连接；
所述口腔压力监测模块用于获取被测者的口呼压力；
所述鼻分析模块用于在被测者的口呼压力大于口呼压力阈值时，启动所述鼻采样模块；
所述鼻采样模块用于获取鼻进气接口压力、鼻出气接口压力、进鼻气体流量和出鼻气体流量；
所述鼻分析模块用于根据鼻进气接口压力、鼻出气接口压力和进鼻气体流量，确定被测者的鼻阻力；所述鼻分析模块还用于根据鼻出气接口压力和出鼻气体流量，确定被测者的鼻呼气在标准流速下的一氧化氮浓度。
可选的，所述口腔压力监测模块包括：
口腔接口、两通阀和第一压力传感器；
所述两通阀的进气口与所述口腔接口连接；
所述口腔接口与被测者的口部连接；
所述两通阀的出气口与空气连接；
所述第一压力传感器设置于所述两通阀的进气口与所述口腔接口的出气口之间；所述第一压力传感器与所述鼻分析模块连接；
所述第一压力传感器用于获取被测者的口呼压力。
可选的，所述鼻采样模块包括鼻进气通道组件和鼻出气通道组件；
所述鼻进气通道组件和所述鼻出气通道组件分别与被测者的不同鼻孔连接；
所述鼻进气通道组件和所述鼻出气通道组件均与所述鼻分析模块连接；
所述鼻进气通道组件用于获取鼻进气接口压力和进鼻气体流量；
所述鼻出气通道组件用于获取鼻出气接口压力和出鼻气体流量。
可选的，所述鼻进气通道组件包括：
鼻进气接口、第一流量传感器、第二压力传感器、第一三通阀和环境过滤器；
所述第一三通阀的进气口与所述环境过滤器连接；
所述第一三通阀的第一出气口与所述鼻进气接口连接；
所述第一三通阀的第二出气口与所述鼻出气通道组件连接；
所述第一流量传感器和所述第二压力传感器均设置于所述第一三通阀的第一出气口与所述鼻进气接口之间；所述第一流量传感器和所述第二压力传感器均与所述鼻分析模块连接；
所述第一流量传感器用于获取进鼻气体流量；
所述第二压力传感器用于获取鼻进气接口压力。
可选的，所述鼻出气通道组件包括：
鼻出气接口、第二流量传感器、第三压力传感器、第二三通阀、储气单元和采样泵；
所述第二三通阀的第一进气口与所述鼻出气接口连接；
所述第二三通阀的第二进气口与所述第一三通阀的第二出气口连接；
所述第二三通阀的出气口与所述储气单元的进气口连接；
所述储气单元的出气口分别与所述采样泵和所述鼻分析模块连接；
所述第二流量传感器和所述第三压力传感器均设置于所述第二三通阀的第一进气口与所述鼻出气接口之间；所述第二流量传感器和所述第三压力传感器均与所述鼻分析模块连接；
所述第二流量传感器用于获取出鼻气体流量；
所述第三压力传感器用于获取鼻出气接口压力；
所述储气单元用于存储过滤后环境气或出鼻气体；
所述采样泵用于将过滤后环境气直接泵入储气单元，或将过滤后环境气泵入通过所述鼻进气通道组件进入被测者鼻腔后经鼻出气接口和第二三通阀进入储气单元。
可选的，所述鼻进气接口和所述鼻出气接口均设置有鼻呼过滤器。
可选的，所述鼻分析模块包括：分析泵、气体检测单元和及数据分析处理单元；
所述分析泵分别与所述气体检测单元和所述储气单元的出气口连接；
所述分析泵用于将出鼻气体泵入所述气体检测单元；
所述气体检测单元与所述数据分析处理单元连接；所述气体检测单元用于获取泵入气体的一氧化氮浓度；
所述数据分析处理单元用于根据鼻进气接口压力、鼻出气接口压力和进鼻气体流量，确定被测者的鼻阻力；所述鼻分析模块还用于根据鼻出气接口压力、出鼻气体流量和泵入气体的一氧化氮浓度，确定被测者的鼻呼气在标准流速下的一氧化氮浓度。
一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定方法，所述方法应用于所述的一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定装置，所述方法包括：
获取被测者的口呼压力；
在被测者的口呼压力大于口呼压力阈值时，获取鼻进气接口压力、鼻出气接口压力、进鼻气体流量、出鼻气体流量和泵入气体的一氧化氮浓度；
根据鼻进气接口压力、鼻出气接口压力和进鼻气体流量，确定被测者的鼻阻力；
根据鼻出气接口压力、出鼻气体流量和泵入气体的一氧化氮浓度，确定被测者的鼻呼气在标准流速下的一氧化氮浓度。
可选的，根据鼻进气接口压力、鼻出气接口压力和进鼻气体流量，确定被测者的鼻阻力，包括：
确定当前时刻的鼻出气接口压力与鼻进气接口压力之差为当前压差；
确定当前压差与当前时刻的进鼻气体流量的比值为被测者当前时刻的鼻阻力。
可选的，根据鼻出气接口压力、出鼻气体流量和泵入气体的一氧化氮浓度，确定被测者的鼻呼气在标准流速下的一氧化氮浓度，包括：
根据预设时间段内出鼻气体流量，确定出鼻气体流量-时间曲线
根据预设时间段内泵入气体的一氧化氮浓度，确定一氧化氮浓度-时间曲线；
根据出鼻气体流量-时间曲线和一氧化氮浓度-时间曲线，确定一氧化氮浓度-出鼻气体流量曲线；
根据所述一氧化氮浓度-出鼻气体流量曲线，确定一氧化氮浓度-出鼻气体流速曲线；
根据一氧化氮浓度-出鼻气体流速曲线，确定被测者的鼻呼气在标准流速下的一氧化氮浓度。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明的目的是提供一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定装置及方法，通过检测口腔压力值、鼻腔通道内的压力值和流量值，并进行同步进行鼻呼气一氧化氮采样和分析，根据鼻腔通道内的压力值和流量值得到经鼻压差和流量，进而计算得出鼻阻力值，并通过同步采样流量变化曲线和采集的鼻呼气一氧化氮样本的浓度分析曲线，最终可计算标准采样流量5ml/s或10ml/s下的鼻呼气NO浓度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定装置结构示意图；
图2为本发明实施例1中鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定装置中气体流通示意图；
图3为本发明实施例1中鼻呼气一氧化氮产生于扩散示意图。
附图标记说明：口腔压力监测模块-100；鼻采样模块-200；鼻分析模块-300；口腔接口-101；第一压力传感器-102；两通阀-103；鼻进气接口-201；第一流量传感器-202；第二压力传感器-203；第一三通阀-204；环境过滤器-205；鼻出气接口-206；第二流量传感器-207；第三压力传感器-208；第二三通阀-209；储气装置-210；采样泵-211；分析泵-301；气体检测单元-302；数据分析处理单元-303。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定装置及方法，能够通过单次检测完成鼻阻力和鼻呼气一氧化氮的联合测定。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定装置，包括：口腔压力监测模块、鼻采样模块和鼻分析模块。口腔压力监测模块和鼻采样模块均与鼻分析模块连接。口腔压力监测模块用于获取被测者的口呼压力。鼻分析模块用于在被测者的口呼压力大于口呼压力阈值时，启动鼻采样模块。鼻采样模块用于获取鼻进气接口压力、鼻出气接口压力、进鼻气体流量和出鼻气体流量。鼻分析模块用于根据鼻进气接口压力、鼻出气接口压力和进鼻气体流量，确定被测者的鼻阻力。鼻分析模块还用于根据鼻出气接口压力和出鼻气体流量，确定被测者的鼻呼气在标准流速下的一氧化氮浓度。
口腔压力监测模块包括：口腔接口、两通阀和第一压力传感器。两通阀的进气口与口腔接口连接。口腔接口与被测者的口部连接。两通阀的出气口与空气连接。第一压力传感器设置于两通阀的进气口与口腔接口的出气口之间。第一压力传感器与鼻分析模块连接。第一压力传感器用于获取被测者的口呼压力。
鼻采样模块包括鼻进气通道组件和鼻出气通道组件。鼻进气通道组件和鼻出气通道组件分别与被测者的不同鼻孔连接。鼻进气通道组件和鼻出气通道组件均与鼻分析模块连接。鼻进气通道组件用于获取鼻进气接口压力和进鼻气体流量。鼻出气通道组件用于获取鼻出气接口压力和出鼻气体流量。
鼻进气通道组件包括：鼻进气接口、第一流量传感器、第二压力传感器、第一三通阀和环境过滤器。第一三通阀的进气口与环境过滤器连接。第一三通阀的第一出气口与鼻进气接口连接。第一三通阀的第二出气口与鼻出气通道组件连接。第一流量传感器和第二压力传感器均设置于第一三通阀的第一出气口与鼻进气接口之间。第一流量传感器和第二压力传感器均与鼻分析模块连接。第一流量传感器用于获取进鼻气体流量。第二压力传感器用于获取鼻进气接口压力。
鼻出气通道组件包括：鼻出气接口、第二流量传感器、第三压力传感器、第二三通阀、储气单元和采样泵。第二三通阀的第一进气口与鼻出气接口连接。第二三通阀的第二进气口与第一三通阀的第二出气口连接。第二三通阀的出气口与储气单元的进气口连接。储气单元的出气口分别与采样泵和鼻分析模块连接。第二流量传感器和第三压力传感器均设置于第二三通阀的第一进气口与鼻出气接口之间。第二流量传感器和第三压力传感器均与鼻分析模块连接。第二流量传感器用于获取出鼻气体流量。第三压力传感器用于获取鼻出气接口压力。储气单元用于存储过滤后环境气或出鼻气体。采样泵用于将过滤后环境气直接泵入储气单元，或将过滤后环境气泵入通过鼻进气通道组件进入被测者鼻腔后经鼻出气接口和第二三通阀进入储气单元。
其中，鼻进气接口和鼻出气接口均设置有鼻呼过滤器。
鼻分析模块包括：分析泵、气体检测单元和及数据分析处理单元。分析泵分别与气体检测单元和储气单元的出气口连接。分析泵用于将出鼻气体泵入气体检测单元。气体检测单元与数据分析处理单元连接。气体检测单元用于获取泵入气体的一氧化氮浓度。数据分析处理单元用于根据鼻进气接口压力、鼻出气接口压力和进鼻气体流量，确定被测者的鼻阻力。鼻分析模块还用于根据鼻出气接口压力、出鼻气体流量和泵入气体的一氧化氮浓度，确定被测者的鼻呼气在标准流速下的一氧化氮浓度。
本发明通过检测口腔压力值、鼻腔通道内的压力值和流量值，并同步进行鼻呼气一氧化氮采样和分析，根据鼻腔通道内的压力值和流量值得到经鼻压差和流量，进而计算得出鼻阻力值，并通过同步采样流量变化曲线和采集的鼻呼气一氧化氮样本的浓度分析曲线，最终可计算标准采样流量5ml/s或10ml/s下的鼻呼气NO浓度。医生可以根据nNO高低变化监测并预测病情的发展及治疗效果，指导药物的增减与停用或阶梯化治疗方案；同时测量得到的鼻阻力结果，可反映鼻道呼吸的阻塞程度，更好的辅助医生对病人的诊断和治疗方案的确定。这对于鼻阻力检测和上呼吸道内源性气体测量领域无疑有着重要的意义。
鼻部的NO浓度主要由鼻窦、鼻腔粘膜中产生并扩散至鼻腔，鼻呼气的一氧化氮浓度主要受鼻窦、鼻腔粘膜产生的浓度和鼻窦、鼻腔粘膜向鼻腔扩散的速度相关。为了更好的阐述，进行如下公式推导：nNO为鼻呼气一氧化氮浓度值，JsNO为鼻窦对鼻呼气一氧化氮浓度的贡献值，mNO为鼻腔粘膜所产生的一氧化氮浓度值，airNO为空气中一氧化氮浓度值，k′为一氧化氮在鼻窦内部往鼻窦出口扩散系数，k″为一氧化氮在鼻窦出口往鼻腔中扩散系数，k1为一氧化氮在鼻腔粘膜往鼻腔中扩散系数，k2为鼻窦对鼻呼气一氧化氮浓度的贡献值常数，Q为鼻呼气采样流量。具体模型框图可见图3。
通过气体分子扩散理论进行分析和推导如下：
1)先进行JsNO的计算推导。
JsNO＝k’(NO鼻窦内部-NO鼻窦出口)＝k‘’(NO鼻窦出口-ariNO)。
JsNO＝(NO鼻窦内部-airNO)/(1/k’+1/k‘’)。
常识所知，鼻窦内部的NO浓度远大于airNO，所以k’＞＞k‘’，公式可简化为：
JsNO＝k’(NO鼻窦内部-airNO)。
2)进行nNO计算公式推导。
nNO*Q＝k1*(mNO-airNO)*Q+k2*JsNO+airNO*Q。
nNO＝k1*(mNO-airNO)+k2*JsNO/Q+airNO。
nNO＝k1mNO+k2JsNO/Q+(1-k1)airNO。
将JsNO带入公式进行计算得出：
nNO＝k1mNO+k2k’(NO鼻窦内部-airNO)/Q+(1-k1)airNO。
nNO＝k1mNO+k2k’NO鼻窦内部/Q-k2k’airNO/Q+(1-k1)airNO。
如果将airNO进行过滤，保障采样时鼻部的空气一氧化氮浓度低于5ppb，可通过采用鼻呼过滤装置，这样即可将airNO认为接近于0，所以以上公式可简化为：
nNo＝k1mNO+k2k’NO鼻窦内部/Q＝k1mNO+k2JsNO/Q。
从公式可以看出，nNO与mNO、NO鼻窦内部以及鼻呼气采样流量Q相关，由于mNO、NO鼻窦内部是被测者的生理参数。k′一氧化氮在鼻窦内部往鼻窦出口扩散系数，k2鼻窦对鼻呼气一氧化氮浓度的贡献值常数，k1一氧化氮在鼻腔粘膜往鼻腔中扩散系数，正常情况下，与流量无关，因而明确了正常情况下，鼻呼气一氧化氮浓度nNO与鼻呼气采样流量Q呈反比。
当不同流量情况下，带入公式有了下面等式：
Q1.nNO1＝k1mNO.Q1+k2k’NO鼻窦内部。
Q2.nNO2＝k1mNO.Q2+k2k’NO鼻窦内部。
相减移项之后：
Q1.nNO1＝Q2.nNO2+k1mNO.(Q1-Q2)。
nNO1＝Q2/Q1.nNO2+h1mNO.(Q1-Q2)/Q 1。
一般用泵去采集鼻呼气时，采样流量为设定的恒流量5ml/s或10ml/s，而当被测者出现临床常见症状鼻阻塞时，鼻腔阻力较大，无法保证抽气泵的采样流量为流量一直恒定在设定5ml/s或10ml/s，且对于同一被测者，鼻气流受自主神经和鼻生理周期调控的影响随时处于动态变化中，对每次采样过程流量的恒定性也无法保证。如果分别测定鼻阻力与鼻呼气一氧化氮，需要被测者两次测试，由于两次可能处在不同的生理病理状态，难以建立直接关联，而同时测定，被测者只需一次测试，处在相同的生理状态，可建立炎症和堵塞程度的直接关联。且被测者在鼻阻塞情况下，抽气采样会在鼻腔内产生较大的负压，鼻腔粘膜细胞再负压情况下
流体力学将空气阻力定义为在一定的时间内，把一定体积的空气推动到一定距离所需的压力。每侧鼻腔可被看成是一个广义的管道，经鼻呼吸时呼吸肌的运动可以改变鼻腔后部(鼻咽部)的压力，使之与鼻腔外部恒定的大气压之间产生一定的压力差，推动空气进人和呼出，气流通过鼻腔时所遇到的阻力(鼻阻力)等于前后鼻孔之间的压力差除以空气在鼻腔内的流速，即R＝△P/Q，被认为是衡量鼻腔通畅程度的客观指标。
测量时口腔呼气与口腔压力检测模块相连，当口腔的压力值超过5cmH2O时，启动采样泵使气流流经整个鼻腔，分别测量鼻腔进口处和鼻腔出口处的压力和流量，得到经鼻压差和流量，进而通过公式R＝△P/Q计算得出鼻阻力R。同时收集采样泵采集的鼻呼气样本，用气体检测单元对其进行一氧化氮浓度分析，通过同步采样流量变化曲线和采集的鼻呼气一氧化氮样本的浓度分析曲线，最终可计算出标准采样流量5ml/s或10ml/s下的鼻呼气NO浓度。一次测试即可同步检测鼻阻力和鼻呼出气一氧化氮含量，减少被测者测试时间和测试成本，给医生减少检测时间提升效率。
本发明所涉及的一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮联合测定的方法，采用装置由口腔压力监测模块(100)、鼻采样模块(200)和鼻分析模块(300)构成。所述口腔压力监测模块(100)由口腔接口(101)、两通阀(103)串联组成，气路上连接有第一压力传感器(102)；所述鼻采样模块(200)由鼻进气接口(201)、鼻出气接口(206)、第一流量传感器(202)、第二流量传感器(207)、第二压力传感器(203)、第三压力传感器(208)、第一三通阀(204)、第二三通阀(209)、储气装置(210)、环境过滤器(205)和采样泵(211)组成，其中鼻进气接口(201)、第一流量传感器(202)、第二压力传感器(203)、第一三通阀(204)和环境过滤器(205)组成鼻进气通道，鼻出气接口(206)、第二流量传感器(207)、第三压力传感器(208)、第二三通阀(209)、储气单元(210)和采样泵(211)组成鼻采样通道；第一三通阀(204)和第二三通阀(209)用于切换采集鼻样品气或过滤后环境气；鼻分析模块(300)由分析泵(301)和气体检测单元(302)以及数据分析处理单元(303)组成。
被测者将鼻进气接口(201)、鼻出气接口(206)与两个鼻孔连接好，同时口腔接口(101)与口部连接好，呼气经气体两通阀(103)后排出，气路中连接的第一压力传感器(102)会监测口腔测出的压力，实时判断口腔压力是否满足>5cmH2O的要求；当口呼压力满足>5cmH2O的要求时，启动采样泵(211)抽气，环境气体通过环境过滤器(205)、第一三通阀(204)和鼻进气接口(201)进入鼻腔，然后从鼻出气接口(206)出来，经过第二三通阀(209)流入储气单元(210)，生理死腔气从采样泵(211)后端排出；第一流量传感器(202)、第二压力传感器(203)、第二流量传感器(207)和第三压力传感器(208)可实时检测鼻腔通道的阻力和流量情况，进行实时反馈并记录；采集好鼻呼气样品后，开启分析泵(301)使样本气进入气体检测单元(302)进行分析，同时开启第一三通阀(204)和第二三通阀(209)切换采集经环境过滤器(205)后的环境气体进入储气单元(210)，气体检测单元(302)分析完样本气和过滤后的环境气后，数据分析处理单元(303)即可根据检测压力、流量以及气体检测单元反馈进行计算，根据鼻腔通道内的压力值和流量值得到经鼻压差和流量，进而计算得出鼻阻力值，并通过同步采样流量变化曲线和采集的鼻呼气一氧化氮样本的浓度分析曲线，最终可计算出标准采样流量5ml/s或10ml/s下的鼻呼气NO浓度。
通过以上装置的设计，一次测试即可同步检测鼻阻力和鼻呼出气一氧化氮含量，测试鼻阻力需要使用的压力和流量传感器同时可以用于监测鼻采样过程，即保证鼻阻力测试无误也保证了鼻采样过程的准确；用于制备鼻吸气使用的环境过滤器还可以用于零点气的制备，部件充分利用，简化气路，进一步增加可靠性和降低成本。
鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定装置中气体流通示意图如图2所示，利用图1所示装置，按照预设的检测阻力和呼气采样要求，测定阻力和采集分析鼻呼气样品。以下详细述整个检测、采集和分析过程：
1)采样准备阶段：被测者要求测试前一小时不得饮食、抽烟和运动；测试前，测试人员会在软件模块上输入本次测试采用的鼻呼采样流量10ml/s和被测者的年龄、性别、身高、体重等参数，软件内算法会自动计算出被测者采样所需排空时间和采样时间；测试人员在装置的鼻进气接口(201)和鼻出气接口(206)接上鼻呼过滤器，鼻呼过滤器包含一个硅胶材质的鼻呼头和一个细菌过滤器，鼻呼头呈橄榄形状，可以很好的贴合鼻孔部位，防止漏气，细菌过滤器可以过滤细菌、粉尘及液态水；同时在口腔接口(101)的接口上接好吸气过滤器与呼气过滤器，呼气过滤器上有细菌过滤膜，同样可以过滤细菌、粉尘及液态水，吸气过滤器可过滤口吸入气；鼻呼过滤器和呼气过滤器为专人专用耗材，以避免交叉感染。
2)呼气样本采集阶段：被测者两个鼻孔通过鼻呼过滤器与鼻呼气采样模块(200)连接好。被测者手持吸气过滤器，先呼净余气，用呼气过滤器罩住口部深吸气后开始呼气后，第一压力传感器(101)会实时监测口呼压力，当监测到口呼压力满足>5cmH2O时，采样泵(211)自动开启，以10ml/s的流速驱动环境气经环境过滤器(205)滤料高锰酸钾和活性炭过滤后，再通过第一三通阀(204)和鼻进气接口(201)进入鼻腔，然后从鼻出气接口(206)出来，经过第二三通阀(209)流入储气单元(210)，生理死腔气从采样泵(211)后端排出，符合要求的鼻呼气样本保留在储气单元(210)中；第一流量传感器(202)、第二压力传感器(203)、第二流量传感器(207)和第三压力传感器(208)可实时检测鼻腔通道的阻力和流量情况，进行实时反馈并记录；鼻腔进口处的实时流量值为q1，鼻腔出口处的实时流量值为q2，若q1和q2的差值超过q2的5％，则提示鼻呼过滤器与鼻孔连接不紧密，需要调整，调整合格后重新计算采样时间；当呼气采样满足要求后，两通阀(103)关闭，呼气停止，压力传感器监测到压力为0，采样泵(211)收到信号自动关闭，停止鼻呼气采样。
3)呼气样本分析阶段：采样结束后装置会自动开启分析泵(301)，储气单元(210)中的鼻呼气样本以1ml/s的被驱动进入气体检测单元(302)进行分析，同时开启第一三通阀(204)和第二三通阀(209)切换采集经环境过滤器(205)后的环境气体进入储气单元(210)，气体检测单元(302)分析完样本气和过滤后的环境气后，数据分析处理单元(303)即可根据检测压力、流量以及气体检测单元反馈进行计算。
根据测量得到鼻腔进口处和鼻腔出口处的压力和流量记录曲线，取鼻腔进口处的最后3秒的压力和流量均值为P1和Q1，鼻腔出口处的最后3秒的压力和流量均值为P2和Q2，通过公式R＝△P/Q＝P2-P1/Q2计算得出鼻阻力R。
根据测量得到鼻腔出口处流量记录曲线和采集的鼻呼气一氧化氮样本的浓度分析曲线，通过同步采样流量变化曲线和采集的鼻呼气一氧化氮样本的浓度分析曲线，最终可计算出标准采样流量10ml/s下的鼻呼气NO浓度。
同步的具体方法为，分析测量时分析泵驱动储气单元中的气体进入传感器进行测量后，同时通过环境过滤器去除NO后的环境气进入到细长的储气单元中，由于储气单元中气体的流动为活塞流，当样本气测试完测试到除去NO的环境气时，NO传感器的响应会快速下降到零，而该时间点对应的就是呼气采样结束时的时间点。
已知采样及分析时气体流量的比例，就可以将传感器的测量曲线与呼气流量测量曲线关联起来，做出传感器响应值与呼气流量间的关系图，并进一步根据测量结果的呼气与流速关系的拟合曲线计算标准流速下的呼气一氧化氮浓度。
实施例2
本实施例提供了一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定方法，所述方法应用于实施例1所述的一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定装置，方法包括：
获取被测者的口呼压力。
在被测者的口呼压力大于口呼压力阈值时，获取鼻进气接口压力、鼻出气接口压力、进鼻气体流量、出鼻气体流量和泵入气体的一氧化氮浓度。
根据鼻进气接口压力、鼻出气接口压力和进鼻气体流量，确定被测者的鼻阻力。
根据鼻出气接口压力、出鼻气体流量和泵入气体的一氧化氮浓度，确定被测者的鼻呼气在标准流速下的一氧化氮浓度。
其中，根据鼻进气接口压力、鼻出气接口压力和进鼻气体流量，确定被测者的鼻阻力，包括：
确定当前时刻的鼻出气接口压力与鼻进气接口压力之差为当前压差。
确定当前压差与当前时刻的进鼻气体流量的比值为被测者当前时刻的鼻阻力。
其中，根据鼻出气接口压力、出鼻气体流量和泵入气体的一氧化氮浓度，确定被测者的鼻呼气在标准流速下的一氧化氮浓度，包括：
根据预设时间段内出鼻气体流量，确定出鼻气体流量-时间曲线
根据预设时间段内泵入气体的一氧化氮浓度，确定一氧化氮浓度-时间曲线。
根据出鼻气体流量-时间曲线和一氧化氮浓度-时间曲线，确定一氧化氮浓度-出鼻气体流量曲线。
根据一氧化氮浓度-出鼻气体流量曲线，确定一氧化氮浓度-出鼻气体流速曲线。
根据一氧化氮浓度-出鼻气体流速曲线，确定被测者的鼻呼气在标准流速下的一氧化氮浓度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定装置，其特征在于，包括：口腔压力监测模块、鼻采样模块和鼻分析模块；
所述口腔压力监测模块和所述鼻采样模块均与所述鼻分析模块连接；
所述口腔压力监测模块用于获取被测者的口呼压力；
所述鼻分析模块用于在被测者的口呼压力大于口呼压力阈值时，启动所述鼻采样模块；
所述鼻采样模块用于获取鼻进气接口压力、鼻出气接口压力、进鼻气体流量和出鼻气体流量；
所述鼻分析模块用于根据鼻进气接口压力、鼻出气接口压力和进鼻气体流量，确定被测者的鼻阻力；所述鼻分析模块还用于根据鼻出气接口压力和出鼻气体流量，确定被测者的鼻呼气在标准流速下的一氧化氮浓度。
2.根据权利要求1所述的一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定装置，其特征在于，所述口腔压力监测模块包括：
口腔接口、两通阀和第一压力传感器；
所述两通阀的进气口与所述口腔接口连接；
所述口腔接口与被测者的口部连接；
所述两通阀的出气口与空气连接；
所述第一压力传感器设置于所述两通阀的进气口与所述口腔接口的出气口之间；所述第一压力传感器与所述鼻分析模块连接；
所述第一压力传感器用于获取被测者的口呼压力。
3.根据权利要求1所述的一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定装置，其特征在于，所述鼻采样模块包括鼻进气通道组件和鼻出气通道组件；
所述鼻进气通道组件和所述鼻出气通道组件分别与被测者的不同鼻孔连接；
所述鼻进气通道组件和所述鼻出气通道组件均与所述鼻分析模块连接；
所述鼻进气通道组件用于获取鼻进气接口压力和进鼻气体流量；
所述鼻出气通道组件用于获取鼻出气接口压力和出鼻气体流量。
4.根据权利要求3所述的一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定装置，其特征在于，所述鼻进气通道组件包括：
鼻进气接口、第一流量传感器、第二压力传感器、第一三通阀和环境过滤器；
所述第一三通阀的进气口与所述环境过滤器连接；
所述第一三通阀的第一出气口与所述鼻进气接口连接；
所述第一三通阀的第二出气口与所述鼻出气通道组件连接；
所述第一流量传感器和所述第二压力传感器均设置于所述第一三通阀的第一出气口与所述鼻进气接口之间；所述第一流量传感器和所述第二压力传感器均与所述鼻分析模块连接；
所述第一流量传感器用于获取进鼻气体流量；
所述第二压力传感器用于获取鼻进气接口压力。
5.根据权利要求4所述的一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定装置，其特征在于，所述鼻出气通道组件包括：
鼻出气接口、第二流量传感器、第三压力传感器、第二三通阀、储气单元和采样泵；
所述第二三通阀的第一进气口与所述鼻出气接口连接；
所述第二三通阀的第二进气口与所述第一三通阀的第二出气口连接；
所述第二三通阀的出气口与所述储气单元的进气口连接；
所述储气单元的出气口分别与所述采样泵和所述鼻分析模块连接；
所述第二流量传感器和所述第三压力传感器均设置于所述第二三通阀的第一进气口与所述鼻出气接口之间；所述第二流量传感器和所述第三压力传感器均与所述鼻分析模块连接；
所述第二流量传感器用于获取出鼻气体流量；
所述第三压力传感器用于获取鼻出气接口压力；
所述储气单元用于存储过滤后环境气或出鼻气体；
所述采样泵用于将过滤后环境气直接泵入储气单元，或将过滤后环境气泵入通过所述鼻进气通道组件进入被测者鼻腔后经鼻出气接口和第二三通阀进入储气单元。
6.根据权利要求5所述的一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定装置，其特征在于，所述鼻进气接口和所述鼻出气接口均设置有鼻呼过滤器。
7.根据权利要求5所述的一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定装置，其特征在于，所述鼻分析模块包括：分析泵、气体检测单元和及数据分析处理单元；
所述分析泵分别与所述气体检测单元和所述储气单元的出气口连接；
所述分析泵用于将出鼻气体泵入所述气体检测单元；
所述气体检测单元与所述数据分析处理单元连接；所述气体检测单元用于获取泵入气体的一氧化氮浓度；
所述数据分析处理单元用于根据鼻进气接口压力、鼻出气接口压力和进鼻气体流量，确定被测者的鼻阻力；所述鼻分析模块还用于根据鼻出气接口压力、出鼻气体流量和泵入气体的一氧化氮浓度，确定被测者的鼻呼气在标准流速下的一氧化氮浓度。
8.一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1-7任一项所述的一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定装置，所述方法包括：
获取被测者的口呼压力；
在被测者的口呼压力大于口呼压力阈值时，获取鼻进气接口压力、鼻出气接口压力、进鼻气体流量、出鼻气体流量和泵入气体的一氧化氮浓度；
根据鼻进气接口压力、鼻出气接口压力和进鼻气体流量，确定被测者的鼻阻力；
根据鼻出气接口压力、出鼻气体流量和泵入气体的一氧化氮浓度，确定被测者的鼻呼气在标准流速下的一氧化氮浓度。
9.根据权利要求8所述的一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定方法，其特征在于，根据鼻进气接口压力、鼻出气接口压力和进鼻气体流量，确定被测者的鼻阻力，包括：
确定当前时刻的鼻出气接口压力与鼻进气接口压力之差为当前压差；
确定当前压差与当前时刻的进鼻气体流量的比值为被测者当前时刻的鼻阻力。
10.根据权利要求8所述的一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定方法，其特征在于，根据鼻出气接口压力、出鼻气体流量和泵入气体的一氧化氮浓度，确定被测者的鼻呼气在标准流速下的一氧化氮浓度，包括：
根据预设时间段内出鼻气体流量，确定出鼻气体流量-时间曲线
根据预设时间段内泵入气体的一氧化氮浓度，确定一氧化氮浓度-时间曲线；
根据出鼻气体流量-时间曲线和一氧化氮浓度-时间曲线，确定一氧化氮浓度-出鼻气体流量曲线；
根据所述一氧化氮浓度-出鼻气体流量曲线，确定一氧化氮浓度-出鼻气体流速曲线；
根据一氧化氮浓度-出鼻气体流速曲线，确定被测者的鼻呼气在标准流速下的一氧化氮浓度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311789577.0A CN117770794A (zh) | 2023-12-22 | 2023-12-22 | 一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311789577.0A CN117770794A (zh) | 2023-12-22 | 2023-12-22 | 一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定装置及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117770794A true CN117770794A (zh) | 2024-03-29 |
Family
ID=90401119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311789577.0A Pending CN117770794A (zh) | 2023-12-22 | 2023-12-22 | 一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117770794A (zh) |
-
2023
- 2023-12-22 CN CN202311789577.0A patent/CN117770794A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20190076053A1 (en) | Method and device for measuring a component in exhaled breath | |
| CN104284699B (zh) | 在补偿呼吸参数频率的情况下收集并分析一定体积的呼出的气体 | |
| CN102770069B (zh) | 一氧化氮测量方法和设备 | |
| US9532731B2 (en) | Method and apparatus for measuring the concentration of a gas in exhaled air | |
| US20070123792A1 (en) | System and method for determining airway obstruction | |
| US6599252B2 (en) | Method and apparatus for anatomical deadspace measurement | |
| JP2017512556A (ja) | 気道障害評価のための呼息呼吸の選択、区分化および分析 | |
| CN110742612A (zh) | 用于分析的呼吸选择 | |
| CN105496412B (zh) | 一种呼气炎症监护方法和装置 | |
| CN114652298B (zh) | 一种气体检测系统及其控制方法 | |
| WO2023046169A1 (zh) | 分离气道的肺泡气浓度检测装置及方法 | |
| CN104391107B (zh) | 一种不需要控制呼气流量的呼出气一氧化氮测量方法 | |
| CN106289889B (zh) | 一种对口与鼻呼气分子同时采样与分析装置 | |
| WO2023155612A1 (zh) | 一种多呼吸道的气体检测系统及其控制方法 | |
| CN218391088U (zh) | 一种多呼吸道的气体检测系统 | |
| WO2020103281A1 (zh) | 呼出气体检测设备及检测方法 | |
| CN217237937U (zh) | 分离气道的肺泡气浓度检测装置 | |
| CN117770794A (zh) | 一种鼻阻力和鼻呼气一氧化氮浓度联合测定装置及方法 | |
| CN109270216A (zh) | 一种呼出气一氧化氮含量检测系统及其检测方法 | |
| CN114767089A (zh) | 一种用于肺功能检查的语音引导检测方法及系统 | |
| CN113974606A (zh) | 一种用于肺弥散功能的检测系统 | |
| CN113768492A (zh) | 分离气道的呼气末气体采集装置及方法 | |
| TWI766640B (zh) | 血糖濃度的評估方法及檢測裝置 | |
| CN115153499A (zh) | 一种呼气采样方法及装置 | |
| CN213046880U (zh) | 一种新型手持式鼻阻力测试装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |